Уравнение состояния идеального газа. Установлено, что число независимых параметров, определяющих состояние равновесия системы, всегда равно числу тех способов, которыми система может обмениваться энергией с окружающей средой.

Поскольку газ может обмениваться энергией двумя способами — в виде работы и теплоты, то состояние газа должно полностью определиться значением двух параметров. Это позволяет уравнение состояния идеального газа решить относительно какого-либо параметра.

Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля являются частными, устанавливающими связь между двумя параметрами состояния, если третий параметр постоянен. Все эти три закона объединяются в один закон, который формулируется следующим образом: для данного газа произведение давления на его объем пропорционально его абсолютной температуре. Математическая запись объединяемого закона выражается уравнением Клайперона —Менделеева, которое для 1 кг газа имеет вид pV = RT, где R — коэффициент пропорциональности, называемый газовой постоянной и зависящий только от рода газа; его размерность Дж/(кг К).

Идеальные газы подчиняются закону Авогадро, утверждающему, что в равных объемах любого газа при одинаковой температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Следствием этого закона является то, что произведение мольной массы на удельный объем для идеальных газов при постоянном Т и р есть постоянная величина.

Реальные газы хорошо подчиняются уравнению состояния идеального газа, когда их давление не очень большое, а температура не очень низкая.
Во всех других случаях наблюдаются отклонения от уравнения Клайперона— Менделеева. Они вызваны тем, что молекулы реальных газов имеют конечные размеры (объем) и взаимодействуют друг с другом, причем тем сильнее, чем меньше расстояния между ними, т. е. чем больше плотность газа. В практике для термодинамических расчетов процессов с реальными газами используются табличные и графические зависимости параметров состояния, вычисленные на основе более точного учета особенностей поведения этих веществ.